DE10014752A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung eines Thermostatventils - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung eines ThermostatventilsInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung eines Thermostatventils zur Steuerung des Kühlmittelflusses zwischen einem primären und einem sekundären Kühlerkreislauf des Motors eines Kraftfahrzeugs. Bei dem Verfahren wird in einer vorgegebenen Zeitspanne nach dem Startzeitpunkt des Motors der zeitliche Verlauf der Kühlmitteltemperatur im sekundären Kühlsystem mit einer oder mehreren vorgegebenen in Abhängigkeit von der Motortemperatur zum Startzeitpunkt gewählten Temperaturkennlinien verglichen. Entsprechend der Abweichung zwischen dem Verlauf der Kühlmitteltemperatur und der beziehungsweise den Temperaturkennlinien werden Temperaturvergleichswerte gebildet, aus denen auf die Funktionsfähigkeit des Thermostatventils geschlossen wird. Die Vorrichtung beinhaltet einen Motortemperatursensor, aus dessen Signal auf die Motortemperatur geschlossen werden kann und einen dem sekundären Kühlsystem zugeordneten Temperatursensor, aus dem auf die Kühlmitteltemperatur im sekundären Kühlsystem geschlossen werden kann sowie eine Kontrolleinrichtung mit Speichermitteln zum Speichern von einer oder mehreren vorgegebenen Temperaturkennlinien. Die Kontrolleinrichtung weist ferner Vergleichsmittel zum Vergleichen des zeitlichen Verlaufs der Kühlmitteltemperatur im sekundären Kühlsystem mit der beziehungsweise den Temperaturkennlinien in Abhängigkeit von der Motortemperatur zum Startzeitpunkt des Motors in einer vorgegebenen Zeitspanne nach dem Startzeitpunkt ...
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung eines
Thermostatventils zur Steuerung des Kühlmittelflusses zwischen einem primären und
einem sekundären Kühlerkreislauf des Motors eines Kraftfahrzeugs mit den im
Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche genannten Merkmalen.
Fehler an abgasbeeinflussenden Bauteilen von Kraftfahrzeugen mit Verbrennungsmotor,
die dazu führen könnten, dass Schadstoffemissionsgrenzwerte nicht eingehalten
werden, müssen aufgrund gesetzlicher Vorschriften in einer zunehmenden Anzahl vom
Industrieländern im Rahmen einer On-Board-Diagnose während des Fahrbetriebs
erkannt und angezeigt werden können. Schon seit 1994 verlangt die CARB (California
Air Ressource Board) ein entsprechendes On-Board-Diagnose-System. Die daraufhin
entwickelten sogenannten OBD II-Diagnosen betreffen insbesondere die Überwachung
des oder der Katalysatoren, des Kraftstoffsystems sowie der Lambda-Sonden. Eine
Reihe der OBD II-Diagnosen sind abhängig von Einschaltbedingungen wie zum Beispiel
der Motortemperatur, Motorlast oder Motordrehzahl. Fehler bei der Ermittlung des
Vorliegens dieser Bedingungen können sich daher nachteilig auf die Zuverlässigkeit der
Diagnose auswirken. Beispielsweise kann ein bei 140°C hängender Temperatursensor
zur Folge haben, dass eine unterhalb von 100°C durchzuführende Diagnose
unterlassen wird. Dies hat zu der Forderung geführt die Umgebung von Sensoren zu
überwachen, deren Messsignale für die Erkennung von Einschaltbedingungen eines
Diagnosesystems verwendet werden. Ein in diesem Zusammenhang relevantes Bauteil
ist das Thermostatventil zur Steuerung des Kühlmittelflusses zwischen einem primären
und einem sekundären Kühlkreislauf des Kühlsystems. Unter ungünstigen
Betriebsbedingungen kann ein ständig geöffnetes Thermostatventil die
Schadstoffemission eines Kraftfahrzeuges zusätzlich verschlechtern, da dies zu einer
verlängerten Erwärmungszeit beziehungsweise Kaltstartphase des Motors führt, in der
die Funktionsfähigkeit eines Katalysators nicht ausreichend gewährleistet ist.
Aus der DE 44 26 494 A1 ist bereits eine Einrichtung bekannt, gemäß der bei einer
Brennkraftmaschine mit zwei Kühlsystemen, bei der die Zuschaltung des zweiten
Kühlsystems mittels eines Thermostaten bei Überschreiten einer vorgebbaren
Temperaturschwelle erfolgt. Es wird angenommen, dass die Zuschaltung des zweiten
Kühlsystems zu einem charakteristischen Rückgang des Temperaturanstiegs des ersten
Kühlsystems führt, so dass bei einer signifikanten Abweichung von einem erwarteten
Temperaturverlauf auf eine Fehlfunktion des Thermostaten geschlossen werden kann.
Diese bekannte Einrichtung basiert im Wesentlichen auf der Überwachung der
Anstiegsgeschwindigkeit der Temperatur des ersten Kühlsystems. Insbesondere werden
Temperaturvergleiche durchgeführt, die erkennen lassen, wann die Temperatur des
ersten Kühlsystems weniger schnell steigt oder sogar abfällt. Daraus wird geschlossen,
dass das Thermostatventil öffnet und das zweite Kühlsystem zuschaltet. Die korrekt
erfolgte Öffnung des Thermostatventils wird erkannt, wenn Temperaturen T1, T2, T3 zu
den erwarteten Zeiten t1, t2, t3 auftreten. Nachteilig an der bekannten Einrichtung ist,
dass der Temperaturverlauf im ersten Kühlsystem von einigen nur schwer zu
erfassenden Einflussgrößen abhängig ist. Insbesondere kann nur ungenau erfasst
werden, wieviel Heizleistung über die Kraftfahrzeugheizung entnommen wird. Ein
weiterer schwer zu berücksichtigender Einfluß geht bei niedrigen Außentemperaturen
vom Wärmetauscher zwischen Getriebeöl und Kühlwasser aus, welcher normalerweise
das Getriebeöl kühlen soll. Ferner lässt sich der Einfluss der Außentemperatur,
insbesondere bei einem wie üblich im Luftansaugrohr angeordneten Temperatursensor
nur sehr grob abschätzen. Selbst wenn im Rahmen eines Motortemperaturmodels aus
einem geeigneten Teil der oben genannten Größen abgeschätzt wird, welche
Temperatur der Motor unter den herrschenden Bedingungen haben sollte, muß die
Diagnose auf den schlimmsten Fall ausgelegt sein, um keine Fehlerkennungen zu
riskieren.
Aus der US 55 26 871 ist eine Schnelldiagnosevorrichtung zur Diagnose des
Kühlersystems eines Kraftfahrzeugmotors bekannt bei der insgesamt drei
Temperatursensoren an Kühlleitungen des Kühlsystem abnehmbar befestigt sind.
Insbesondere wird die Temperatur der Kühlflüssigkeit im Motor und die Temperatur der
Kühlflüssigkeit beim Einlauf in den Kühler gemessen und ausgewertet. Aus der
Temperaturdifferenz zwischen diesen beiden Temperaturen wird auf einen offenen oder
geschlossenen Zustand des Thermostatventils geschlossen. Hierzu vergleicht die
bekannte Vorrichtung die ermittelte Temperaturdifferenz mit einem Fehlerschwellwert.
Falls die Temperaturdifferenz größer als der Fehlerschwellwert ist, wird das
Thermostatventil als geschlossen erkannt. Hieraus wird abgeleitet, dass das
Thermostatventil festhängt und offen ist, wenn der Motor eine niedrige Temperatur
aufweist und das Thermostatventil offen ist. Andererseits wird abgeleitet, dass das
Thermostatventil geschlossen ist und festhängt, wenn der Motor eine hohe Temperatur
aufweist und das Thermostatventil geschlossen ist. Nachteilig bei der bekannten
Vorrichtung ist, dass relativ große Toleranzbereiche vorgesehen sein müssen, damit
nicht schon bei relativ geringen Abweichungen vom einem idealen Temperaturverlauf
bereits Fehlfunktionen des Thermostatventils erkannt werden.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung eines Verfahrens und einer
Vorrichtung zur Diagnose eines Thermostatventils zur Steuerung des Kühlmittelflusses
zwischen einem primären und einem sekundären Kühlsystem, die bei relativ geringem
konstruktiven Aufwand eine hohe Betriebssicherheit gewährleisten.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe jeweils mit den Merkmalen der unabhängigen
Ansprüche gelöst. Demnach wird bei einem gattungsgemäßen Verfahren,
beziehungsweise einer gattungsgemäßen Vorrichtung, der zeitliche Verlauf der
Kühlmitteltemperatur im sekundären Kühlsystem in einer vorgegeben Zeitspanne nach
dem Startzeitpunkt des Motors mit einer oder mehreren vorgegebenen
Temperaturkennlinien verglichen. Diese Temperaturkennlinien repräsentieren jeweils ein
charakteristisches zeitliches Muster der Kühlmitteltemperatur im sekundären Kühlsystem
in Abhängigkeit von der Funktion des Thermostatventils. Für jede der
Temperaturkennlinien werden entsprechend den Abweichungen gegenüber dem Verlauf
der Kühlmitteltemperatur zugeordnete Temperaturvergleichswerte gebildet. Diese
Temperaturvergleichswerte bilden ein Maß dafür, wie weit ein gemessener Verlauf der
Kühlmitteltemperatur in der vorgegebenen Zeitspanne von der jeweiligen
Temperaturkennlinie abweicht. Hieraus wiederum kann auf die Funktionsfähigkeit des
Thermostatventils geschlossen werden, da jede Temperaturkennlinie in Abhängigkeit
von der Motortemperatur zum Startzeitpunkt einer bestimmten Funktion des
Thermostatventils entspricht. Da erfindungsgemäß Muster im zeitlichen Verlauf der
Temperatur, welche unmittelbar vom Öffnungszustand des Thermostatventils abhängen,
und nicht das Auftreten bestimmter einzelner vorgegebener Temperaturwerte zur
Überwachung herangezogen werden, lässt sich eine hohe Betriebssicherheit erreichen.
Da sich die Auswertung dabei auf eine vorgegebene Zeitspanne nach dem
Startzeitpunkt des Verbrennungsmotors beschränkt, lassen sich einfach besonders
signifikante Bereiche des zeitlichen Verlaufs der Kühlmitteltemperatur im sekundären
Kühlsystem berücksichtigen.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den
abhängigen Ansprüchen sowie unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den
Ansprüchen aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter erfindungsgemäßer
Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen.
In den Zeichnungen zeigen in schematischer Darstellung:
Fig. 1 einen Motor mit einem primären und einem sekundären Kühlsystem
Fig. 2 a bis c Diagramme zeitlicher Verläufe der Motortemperatur und
verschiedener Temperaturkennlinien in einer Zeitspanne nach dem
Startzeitpunkt des Motors.
Fig. 1 zeigt einen nur schematisch dargestellten Motor 1, der mindestens eine (nicht
dargestellte) Verbrennungskammer aufweist und mit einer Kühlvorrichtung, bestehend
aus einem primären Kühlsystem 2 und einem sekundären Kühlsystem 3 verbunden ist,
die mit einem Kühlmittel befüllbar sind.
Zur Steuerung des Kühlmittelflusses zwischen dem primären Kühlsystem 2 und dem
sekundären Kühlsystem 3 dient ein Thermostatventil 4. Es handelt sich dabei
üblicherweise um ein geschlossenes Gefäß, beispielsweise eine Blechbüchse, die mit
einem Dehnstoff wie Kerzenwachs oder dergleichen gefüllt ist. Erhöht sich die
Temperatur, so dehnt sich der Dehnstoff aus. Dabei wird eine Bewegung gegen ein
Federelement erzeugt, welche bei der sogenannten mechanischen Öffnungstemperatur
bei ordnungsgemäß arbeitendem Thermostatventil eine Öffnung eines Ventilelements
bewirkt. Umgekehrt führt bei reduzierter Temperatur die Kontraktion des Dehnstoffs zum
Schließen des Ventilelements.
Um eine Zirkulation des Kühlmittels im primären beziehungsweise sekundären
Kühlsystem 2, 3 zu gewährleisten, ist eine Kühlmittelpumpe 5 vorgesehen. Dem Motor 1
ist ein Temperatursensor 6 zugeordnet, dessen Signal für die Motortemperatur
charakteristisch ist. Alternativ dazu kann auch ein unmittelbar am Motor 1 angeordneter
Motortemperatursensor 8 vorgesehen sein, aus dessen Signal auf die Motortemperatur
geschlossen wird. Dem sekundären Kühlsystem 3 ist ein Temperatursensor 7
zugeordnet, der hinter dem Thermostatventil 4 nahe dem Kühlmittelauslass des
primären Kühlsystems 2 angeordnet ist. Bei der Wahl des Einbauortes des
Temperatursensors 7 wird berücksichtigt, dass bei einem zu geringem Abstand zum Ort
des Thermostatventils 4 bereits geringe Leckagen ein geöffnetes Thermostatventil 4
vortäuschen können.
Zur Steuerung beziehungsweise Regelung des Motors 1 dient ein Motorsteuergerät 10,
welches in bekannter Weise über Sensoren Betriebsparameter des Motors 1 erfasst,
beispielsweise über den im Ansaugrohr 9 angeordneten Außenlufttemperatursensor 13
ein für die Außentemperatur charakteristisches Signal oder von einer in einer
Abgasanlage 14 angeordneten Lambda-Sonde 15 ein für die Sauerstoffkonzentration im
Luft/Kraftstoffgemisch charakteristisches Signal. Das Motorsteuergerät 10 kann
andererseits über Stellglieder (nicht dargestellt) die Betriebsparameter des Motors 1
beeinflussen. Die Kommunikation zwischen dem Motor 1 und der Motorsteuerung 10
erfolgt über ein Kabelsystem 11.
Zur Überwachung der Funktionsfähigkeit des Thermostatventils 4 wird das im Folgenden
beschriebene Verhalten des Kühlsystems berücksichtigt. Nach dem Start des Motors 1
wird von dem Motor 1 Wärmeenergie an das Kühlmittel im primären Kühlsystem 2
abgegeben. Das Kühlmittel im sekundären Kühlsystem 3 ist über das Thermostatventil 4
mit dem Kühlmittel in dem primären Kühlsystem 2 stofflich und energetisch gekoppelt
beziehungsweise entkoppelt, je nach dem, ob das Thermostatventil 4 offen oder
geschlossen ist. Je nach Öffnungszustand des Thermostatventils 4 verändert sich daher
in einer Zeitspanne nach dem Startzeitpunkt des Motors 1 die Kühlmitteltemperatur im
sekundären Kühlsystem 3 gemäß charakteristischen zeitlichen Mustern. Beispielsweise
wird bei einem zunächst geschlossenen Thermostatventil, welches zu einem späteren
Zeitpunkt öffnet ein die Kühlmitteltemperatur im sekundären Kühlsystem einen Verlauf
mit einem ersten Abschnitt mit im Wesentlichen konstanten Werten und einem zweiten
Abschnitt mit einem starken Anstieg aufweisen. Dieser Erkenntnis folgend, wird in einer
vorgegebenen Zeitspanne nach dem Startzeitpunkt des Motors der zeitliche Verlauf der
Kühlmitteltemperatur im sekundären Kühlsystem 3 erfasst und mit einer oder mehreren
vorgegebenen Temperaturkennlinien verglichen, die jeweils ein charakteristisches
Verhalten der Kühlmitteltemperatur im zweiten Kühlsystem repräsentieren. Die
vorgegebene Zeitspanne wird so gewählt, dass vorzugsweise besonders signifikante
Bereiche des zeitlichen Verlaufs der Kühlmitteltemperatur im sekundären Kühlsystem
erfasst werden. Die eine oder mehreren Temperaturkennlinien werden in Abhängigkeit
von der Motortemperatur zum Startzeitpunkt des Motors 1 gewählt. Jedem gemessenen
zeitlichen Verlauf der Kühlmitteltemperatur im sekundären Kühlsystem 3 kann daher
eine Aussage über die Funktionsfähigkeit des Thermostatventils zugeordnet werden. Es
werden dazu entsprechend der Abweichung zwischen dem Verlauf der gemessenen
Kühlmitteltemperatur im sekundären Kühlsystem 3 und der beziehungsweise den
Temperaturkennlinien zugeordnete Temperaturvergleichswerte gebildet und
anschließend ausgewertet.
Die Überwachung der Funktionsfähigkeit des Thermostatventils 4 erfolgt mittels der
Kontrolleinrichtung 12, der die Signale der Temperatursensoren 6 und 7 zugeführt
werden. Die Kontrolleinrichtung 12 kann als separates Bauteil oder als Bestandteil des
Motorsteuergerätes 10 ausgeführt sein. Die Kontrolleinrichtung 12 weist Speichermittel
17 zum Speichern von einer oder mehreren vorgegebenen Temperaturkennlinien sowie
Vergleichsmittel 18 zum Vergleichen des zeitlichen Verlaufs der Kühlmitteltemperatur im
sekundären Kühlsystem 3 mit dem Verlauf der beziehungsweise den
Temperaturkennlinien und zur Bildung von der beziehungsweise den
Temperaturkennlinien zugeordneten Temperaturvergleichswerten auf. Anstelle einer den
vollständigen zeitlichen Verlauf wiedergebenden Temperaturkurve kann eine
Temperaturkennlinie auch lediglich bestimmte charakteristische Merkmale einer solchen
aufweisen, wie konstanter Abschnitt mit anschließendem Abschnitt mit einem
vorgegebenen Temperaturgradienten oder dgl.. Die Temperaturvergleichswerte werden
entsprechend der Abweichung zwischen dem Verlauf der Kühlmitteltemperatur und dem
Verlauf der beziehungsweise den Temperaturkennlinien gebildet, wie im Weiteren noch
genauer dargestellt wird. Ferner umfasst die Kontrolleinrichtung 12 Auswertungsmittel
19 zur Bildung von Signalen, die die Funktionsfähigkeit des Thermostatventils
repräsentieren. Diese Signale werden in Abhängigkeit von den
Temperaturvergleichswerten generiert. Die Kontrolleinrichtung 12 kann beispielsweise
durch einen Mikroprozessor mit einer CPU, einem Programmspeicher, einem
Datenspeicher und Eingabe- und Ausgabeschnittstellen realisiert sein und über
geeignete Verbindungen mit dem Motorsteuergerät 10 Daten austauschen. Die
Kontrolleinrichtung 12 ist ferner mit einer Anzeigeeinrichtung 16 verbunden, welche die
von den Auswertungsmitteln 19 generierten Signale anzeigt.
Die Vorgehensweise bei der Überwachung des Thermostatventils wird im Folgenden
anhand von drei typischen Temperaturkennlinien Tk1, Tk2 und Tk3 in den Fig. 2a bis
2c genauer erläutert. Die Kurven Tm1, Tm2 und Tm3 repräsentieren jeweils einen von dem
Motortemperatursensor 6 ermittelten Temperaturverlauf.
Fig. 2a zeigt eine Temperaturkennlinie Tk1 für ein ordnungsgemäß arbeitendes
Thermostatventil 4. Die Motortemperatur hat hierbei zum Startzeitpunkt ts des Motors 1
einen Wert unterhalb der mechanischen Öffnungstemperatur des Thermostatventils 4.
Der Verlauf der Motortemperatur Tm1 zeigt nach einem kurzen Zeitintervall einen Anstieg
bis zur Arbeitstemperatur des Motors 1. Da unterhalb der mechanischen
Öffnungstemperatur das Thermostatventil 4 geschlossen ist, zeigt die
Temperaturkennlinie Tk1 über einen längeren Zeitabschnitt einen Verlauf mit einem im
wesentlichen konstanten Wert TA. Zu einem Zeitpunkt topen zeigt die
Temperaturkennlinie Tk1 einen steilen Anstieg in der Art einer Sprungfunktion, da das
Thermostatventil 4 öffnet und Kühlmittel mit höherer Temperatur aus dem primären
Kühlsystem 2 in das sekundäre Kühlsystem 3 fließt. Als steiler Anstieg wird dabei ein
Temperaturgradient von im Wesentlichen 20 bis 30°C/sek. angesetzt. Wenn demnach
ein Temperaturverlauf im sekundären Kühlsystem 3 detektiert wird, der innerhalb einer
vorgegebenen Zeitspanne nach dem Starzeitpunkt des Motors 1 zunächst einen im
Wesentlichen konstanten Wert TA und dann einen steilen Anstieg in der Art einer
Sprungfunktion aufweist, kann auf eine ordnungsgemäße Funktion des
Thermostatventils 4 geschlossen werden. Die Temperatur TB, auf die das Kühlmittel
dabei im sekundären Kühlsystem 3 gebracht wird, kann sich abhängig von
verschiedenen Einflußgrößen, beispielsweise der Außentemperatur, der durch eine
Heizanlage entnommenen Wärmemenge oder dergleichen von der ermittelten
Motortemperatur deutlich um einen Betrag DiffT1 unterscheiden.
Das Zeitintervall zwischen dem Startzeitpunkt ts des Motors 1 und dem Zeitpunkt topen
des Auftretens des steilen Anstiegs in den Temperaturwerten des Kühlmittels im
sekundären Kühlsystem 3 hängt ebenfalls von Betriebsparametern des Kraftfahrzeugs
ab. Beispielsweise ist bei einer höheren Außentemperatur die mechanische
Öffnungstemperatur des Thermostatventils 4 in der Regel schneller erreicht als bei einer
niedrigeren Außentemperatur. Als Konsequenz aus diesen Erkenntnissen ist bei einer
bevorzugten Ausführungsform der Erfindung der Verlauf der Temperaturkennlinie Tk1
nur in sofern spezifiziert, als dass er in einem ersten Teilabschnitt nach dem Start des
Motors 1 einen im wesentlichen konstanten Wert TA kleiner als die Motortemperatur
aufweist und in einem anschließenden zweiten Teilabschnitt einen steilen Anstieg zeigt.
Bei dieser Ausführungsform der Erfindung wird demnach bei der Temperaturkennlinie
Tk1 die Temperatur TB nicht festgelegt. Es wird lediglich detektiert, ob der Verlauf der
Kühlmitteltemperatur im sekundären Kühlsystem 3 einen steilen Anstieg nach einem
Abschnitt mit in einem im Wesentlichen konstanten Wert TA zeigt.
Der gemessene Temperaturverlauf des Kühlmittel im sekundären Kühlsystems 3 wird
mit dem Verlauf der Temperaturkennlinie Tk1 verglichen und es werden
Temperaturvergleichswerte entsprechend der Abweichung der beiden Verläufe gebildet.
Daraufhin wird geprüft, ob die Temperaturvergleichswerte größer oder kleiner als ein
vorgegebener Fehlerschwellwert sind. Sind die Temperaturvergleichswerte größer als
ein vorgegebener Fehlerschwellwert, wird ein Fehlersignal generiert, das eine
fehlerhafte Funktion des Thermostatventils 4 repräsentiert. Andernfalls wird eine
ordnungsgemäße Funktion des Thermostatventils erkannt.
Die Fig. 2b und 2c beziehen sich auf Weiterbildungen der Erfindung, bei der anhand
von Temperaturkennlinien eine ggf. auftretende Fehlfunktion des Thermostatventils 4
genauer diagnostiziert wird. Dies kann insbesondere in Anschluss an eine Diagnose
erfolgen, bei der eine Fehlfunktion durch Vergleich mit einer Temperaturkennlinie wie in
Fig. 2a erkannt wurde.
In Fig. 2b ist der Verlauf einer Temperaturkennlinie Tk2 für ein fehlerhaft
offenstehendes Thermostatventil 4 dargestellt. Die Temperaturkennlinie Tk2 folgt mit
einer Temperaturdifferenz DiffT2 dem Verlauf der ermittelten Motortemperatur Tm2. Ein
solches Verhalten der Temperatur des Kühlmittels im sekundären Kühlsystems 3 ergibt
sich, wenn das Thermostatventil 4 bereits unterhalb der mechanischen
Öffnungstemperatur geöffnet ist und damit Kühlmittel aus dem primären Kühlsystem 2 in
das sekundäre Kühlsystem 3 fließt. Wird demnach ein Verlauf der Kühlmitteltemperatur
im sekundären Kühlsystem 3 detektiert, welches der ermittelten Motortemperatur Tm2 mit
einer Differenztemperatur DiffT2 folgt, wird ein Fehlersignal generiert, das ein fehlerhaft
offenstehendes Thermostatventil 4 anzeigt.
Fig. 2c zeigt eine Temperaturkennlinie Tk3 mit einem im Wesentlichen konstanten
Verlauf in der vorgegebenen Zeitspanne nach dem Start des Motors 1, während der
Verlauf der Motortemperatur Tm3 einen Anstieg zeigt. Dies entspricht einem fehlerhaft
geschlossenen Thermostatventil 4, da in diesem Fall trotz der über einen längeren
Zeitraum gestiegenen Motortemperatur, das Kühlmittel im sekundären Kühlsystem 3
aufgrund des geschlossenen Thermostatventils 4 im Wesentlichen auf der Temperatur
bleibt, die es zum Startzeitpunkt des Motors 1 hatte. Sind die der Temperaturkennlinie
Tk3 zugeordneten Temperaturvergleichswerte kleiner als ein vorgegebener
Fehlerschwellwert, deutet dies auf ein fehlerhaft geschlossenes Thermostatventil 4 hin,
so dass ein entsprechendes Fehlersignal generiert wird.
In einer Weiterbildung der Erfindung wird berücksichtigt, dass unter Umständen die
Temperatur des Motors 1 zum Startzeitpunkt höher als die mechanische
Öffnungstemperatur des Thermostatventils 4 liegt. Diese Situation kann beispielsweise
eintreten, wenn der Motor 1 nur kurzzeitig ausgestellt worden ist. Wenn zum
Startzeitpunkt die Motortemperatur einen Wert größer als die mechanische
Öffnungstemperatur des Thermostatventils 4 aufweist, wird eine Temperaturkennlinie
mit einem Verlauf gewählt, der der Temperaturkennlinie in Tk2 in Fig. 2b entspricht.
Sind die dieser Temperaturkennlinie zugeordneten Temperaturvergleichswerte kleiner
als ein vorgegebener Fehlerschwellwert, wird auf ein fehlerfrei offenes Thermostatventil
4 geschlossen und ein entsprechendes Signal generiert. Ist bei einer Motortemperatur
zum Startzeitpunkt des Motors 1, die größer als die mechanische Öffnungstemperatur
des Thermostatventils 4 ist, ein Verlauf wie in Fig. 2c dargestellt zu finden, wird ein
entsprechendes Fehlersignal generiert.
In einer Weiterbildung der Erfindung werden Parameter der Temperaturkennlinie Tk1, Tk2
und/oder Tk3 in Abhängigkeit von Betriebsparametern, wie der Außentemperatur zum
Startzeitpunkt des Motors 1 oder dergleichen variiert. Beispielsweise werden bei der
Temperaturkennlinie Tk1 der Wert TA, der Zeitpunkt topen und/oder der nach dem steilen
Anstieg angenommene Wert TB variiert. Dementsprechend wird bei dieser
Ausführungsform der Erfindung eine Anzahl von Temperaturkennlinien in der Art eines
Kennlinienfeldes in den Speichermitteln der Kontrolleinrichtung 12 abgelegt.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird die Funktionsfähigkeit des dem
sekundären Kühlsystem 3 zugeordneten Temperatursensors 7 überprüft. Hierbei wird
davon ausgegangen, dass nach Ablauf einer gewissen Zeit nach Stop des Motors 1 die
Differenz zwischen der Motortemperatur und der vom Temperatursensor 7 gemessenen
Temperatur des Kühlmittels im sekundären Kühlsystem 3 unter einen vorgebbaren Wert
gefallen sein muss. Zur Überwachung der Funktionsfähigkeit des Temperatursensors 7
wird daher diese Differenztemperatur mit einem Fehlerschwellwert verglichen und bei
Überschreiten ein entsprechendes Fehlersignal erzeugt.
Claims (11)
1. Verfahren zur Überwachung eines Thermostatventils zur Steuerung des
Kühlmittelflusses zwischen einem primären und eines sekundären Kühlsystem
eines mindestens eine Verbrennungskammer aufweisenden Motors eines
Kraftfahrzeugs, mit einem Motortemperatursensor, aus dessen Signal auf die
Motortemperatur geschlossen wird und einem dem sekundären Kühlsystem
zugeordneten Temperatursensor, aus dessen Signal auf die Kühlmitteltemperatur
im sekundären Kühlsystem geschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass in
einer vorgegebenen Zeitspanne nach dem Startzeitpunkt des Motors der zeitliche
Verlauf der Kühlmitteltemperatur im sekundären Kühlsystem mit einer oder
mehreren vorgegebenen in Abhängigkeit von der Motortemperatur zum
Startzeitpunkt gewählten Temperaturkennlinien verglichen wird und entsprechend
der Abweichung zwischen dem Verlauf der Kühlmitteltemperatur und der
beziehungsweise den Temperaturkennlinien Temperaturvergleichswerte gebildet
werden, aus denen auf die Funktionsfähigkeit des Thermostatventils geschlossen
wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer
Motortemperatur zum Startzeitpunkt des Motors, die kleiner als eine vorgegebene
Öffnungstemperatur des Thermostatventils ist, eine erste Temperaturkennlinie
gewählt wird, die in einem ersten Teilabschnitt der vorgegebenen Zeitspanne
einen Verlauf mit einem im wesentlichen konstanten Wert und in einem
anschließenden zweiten Teilabschnitt einen steilen Anstieg im wesentlichen in der
Art einer Sprungfunktion aufweist und bei der ersten Temperaturkennlinie
zugeordneten Temperaturvergleichswerten, die größer als ein vorgegebener
Fehlerschwellwert sind, ein eine fehlerhafte Funktion des Thermostatventils
repräsentierendes Fehlersignal generiert wird und/oder bei
Temperaturvergleichswerten, die kleiner als ein vorgegebener Fehlerschwellwert
sind, ein Signal generiert wird, welches eine fehlerfreie Funktion des
Thermostatventils repräsentiert.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste
Temperaturkennlinie im Bereich des steilen Anstiegs einen Gradienten von im
wesentlichen 20-30°C/sek. aufweist, und/oder die erste Temperaturkennlinie
einen an den zweiten Teilabschnitt anschließenden dritten Teilabschnitt aufweist
mit einem Verlauf mit Werten im wesentlichen parallel zur und unterhalb des
Verlaufs der Motortemperatur.
4. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, dass bei einer Motortemperatur zum Startzeitpunkt des Motors,
die kleiner als eine vorgegebene Öffnungstemperatur des Thermostatventils ist,
eine zweite Temperaturkennlinie gewählt wird, die in der vorgegebenen
Zeitspanne einen Verlauf mit Werten im wesentlichen parallel zur und unterhalb
des Verlaufs der Motortemperatur aufweist und bei der zweiten Temperatur
zugeordneten Temperaturvergleichswerte, die kleiner als ein vorgegebener
Fehlerschwellwert sind, ein Fehlersignal generiert wird, welches ein fehlerhaft
offenstehendes Thermostatventil repräsentiert.
5. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, dass bei einer Motortemperatur zum Startzeitpunkt des Motors,
die kleiner als eine vorgegebene Öffnungstemperatur des Thermostatventils ist,
eine dritte Temperaturkennlinie gewählt wird, die in der vorgegebenen Zeitspanne
einen Verlauf mit einem im wesentlichen konstanten Wert unterhalb der
vorgegebenen Öffnungstemperatur des Thermostatventils aufweist und bei der
dritten Temperaturkennlinie zugeordneten Temperaturvergleichswerten, die kleiner
als ein vorgegebener Fehlerschwellwert sind, ein Fehlersignal generiert wird,
welches ein fehlerhaft geschlossenes Thermostatventil repräsentiert.
6. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, dass bei einer Motortemperatur zum Startzeitpunkt des Motors,
die größer als eine vorgegebene Öffnungstemperatur des Thermostatventils ist,
eine vierte Temperaturkennlinie gewählt wird, die in der vorgegebenen Zeitspanne
einen Verlauf mit Werten im Wesentlichen parallel zur und unterhalb der
Motortemperatur aufweist und bei der vierten Temperaturkennlinie zugeordneten
Temperaturvergleichswerten, die kleiner als ein vorgegebener Fehlerschwellwert
sind, ein Signal generiert wird, welches ein fehlerfrei offenes Thermostatventil
repräsentiert.
7. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, dass bei einer Motortemperatur zum Startzeitpunkt des Motors,
die größer als eine vorgegebene Öffnungstemperatur des Thermostatventils ist,
eine fünfte Temperaturkennlinie gewählt wird, die in der vorgegebenen Zeitspanne
einen Verlauf mit im Wesentlichen konstanten Werten unterhalb der
vorgegebenen Öffnungstemperatur des Thermostatventils aufweist und bei der der
fünften Temperaturkennlinie zugeordneten Temperaturvergleichswerten, die
kleiner als ein vorgegebener Fehlerschwellwert sind, ein Fehlersignal generiert
wird, welches ein fehlerhaft geschlossenes Thermostatventil repräsentiert.
8. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, dass der Verlauf einer oder mehrerer der Temperaturkennlinien
in Abhängigkeit vom Betriebsparametern des Kraftfahrzeugs, wie
Fahrzeuggeschwindigkeit, Außentemperatur oder dergleichen variiert werden.
9. Verfahren nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, dass nach einem vorgegebenen Zeitintervall nach dem Stop des
Motors die Motortemperatur und die Kühlmitteltemperatur im sekundären
Kühlsystem verglichen werden und entsprechend den Abweichungen zwischen
beiden ein Differenztemperaturwert gebildet, mit einem vorgegebenen
Fehlerschwellwert verglichen wird und falls der Differenztemperaturwert den
Fehlerschwellwert überschreitet, ein Fehlersignal generiert wird.
10. Vorrichtung zur Überwachung eines Thermostatventils zur Steuerung des
Kühlmittelflusses zwischen einem primären und einem sekundären Kühlsystem bei
einem zumindest eine Brennkammer aufweisenden Motor eines Kraftfahrzeugs mit
einem Motortemperatursensor, aus dessen Signal auf die Motortemperatur
geschlossen werden kann und einem dem sekundären Kühlsystem zugeordneten
Temperatursensor, aus dem auf die Kühlmitteltemperatur im sekundären
Kühlsystem geschlossen werden kann, dadurch gekennzeichnet, dass eine
Kontrolleinrichtung vorgesehen ist mit
Speichermitteln zum Speichern von einer oder mehreren vorgegebenen Temperaturkennlinien
Vergleichsmitteln zum Vergleichen des zeitlichen Verlaufs der Kühlmitteltemperatur im sekundären Kühlsystem mit der beziehungsweise den Temperaturkennlinien in Abhängigkeit von der Motortemperatur zum Startzeitpunkt des Motors in einer vorgegebenen Zeitspanne nach dem Startzeitpunkt des Motors und zur Bildung von der beziehungsweise den Temperaturkennlinien zugeordneten Temperaturvergleichswerten entsprechend der Abweichung zwischen dem Verlauf der Kühlmitteltemperatur und der beziehungsweise den Temperaturkennlinien sowie
Auswertungsmitteln zur Bildung von Signalen, die die Funktionsfähigkeit des Thermostatventils in Abhängigkeit von den Temperaturvergleichswerten repräsentieren.
Speichermitteln zum Speichern von einer oder mehreren vorgegebenen Temperaturkennlinien
Vergleichsmitteln zum Vergleichen des zeitlichen Verlaufs der Kühlmitteltemperatur im sekundären Kühlsystem mit der beziehungsweise den Temperaturkennlinien in Abhängigkeit von der Motortemperatur zum Startzeitpunkt des Motors in einer vorgegebenen Zeitspanne nach dem Startzeitpunkt des Motors und zur Bildung von der beziehungsweise den Temperaturkennlinien zugeordneten Temperaturvergleichswerten entsprechend der Abweichung zwischen dem Verlauf der Kühlmitteltemperatur und der beziehungsweise den Temperaturkennlinien sowie
Auswertungsmitteln zur Bildung von Signalen, die die Funktionsfähigkeit des Thermostatventils in Abhängigkeit von den Temperaturvergleichswerten repräsentieren.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine
Anzeigeeinrichtung, beispielsweise eine Anzeigeleuchte oder dergleichen zur
Anzeige der die Funktionsfähigkeit des Thermostatventils repräsentierenden
Signalen vorgesehen sind.
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